Prokaryotická a eukaryotická génová expresia sú dva bunkové procesy zodpovedné za expresiu génov v genóme za vzniku funkčného génového produktu. Vo všeobecnosti oba procesy prebiehajú v dvoch krokoch: transkripcii a translácii. Cieľom tohto článku je porovnať a kontrastovať expresiu prokaryotických a eukaryotických génov.

V prokaryotoch sú blízko príbuzné gény zoskupené za vzniku operónov, a tak produkujú polycistronickú molekulu mRNA. Medzitým funkčné gény prechádzajú expresiou jednotlivo, a tak produkujú monocistronické mRNA. Okrem toho sa transkripcia a translácia súčasne vyskytujú v cytoplazme prokaryotov. V eukaryotoch sa však vyskytujú oddelene; prvý vo vnútri jadra, zatiaľ čo druhý v cytoplazme. Eukaryoty navyše prechádzajú post-transkripčnými a translačnými modifikáciami.

Eukaryotická génová expresia, mRNA, prokaryotická génová expresia, preklad, transkripcia

Čo je to prokaryotický génový prejav

Expresia prokaryotického génu je proces syntézy génového produktu podľa informácií v prokaryotických génoch. Význam expresie prokaryotických génov je v tom, že gény v prokaryotoch sa vyskytujú v operónoch, čo sú zhluky funkčne príbuzných génov. Niektoré príklady operónov zahŕňajú Lacov operón a Trp operón. Preto sú gény v operóne transkribované spoločne, čím sa vytvorí polycistronická molekula mRNA. Ďalej sa v cytoplazme súčasne vyskytuje transkripcia aj translácia prokaryotov. Primárny transkript sa preto ľahko používa na preklad, ktorého prepis stále prebieha.

Obrázok 1: Prokaryotická génová štruktúra

Okrem toho je za transkripciu v prokaryotoch zodpovedný jeden typ RNA polymerázy. Na spustenie transkripcie vyžaduje faktor sigma a špecifickú sekvenciu DNA nazývanú Pribnow box. Ribozómy 70S sú zodpovedné za transláciu prokaryotickej polycistronickej mRNA. Najdôležitejšie je, že k regulácii expresie prokaryotických génov dochádza na transkripčnej úrovni, a to buď zvýšením alebo znížením úrovne transkripcie.

Čo je eukaryotický génový prejav

Eukaryotická génová expresia je proces syntetizácie génových produktov v závislosti od informácií v eukaryotických génoch. Je príznačné, že eukaryotická DNA sa vyskytuje vo vnútri jadra; transkripcia sa teda vyskytuje aj vo vnútri jadra. Za transkripciu rôznych typov RNA sú zvyčajne zodpovedné tri RNA polymerázy: RNA polymeráza 1, ktorá transkribuje rRNA, RNA polymeráza 2, ktorá transkribuje mRNA, a RNA polymeráza 3, ktorá transkribuje tRNA. Každý eukaryotický gén je navyše pod kontrolou individuálneho promótora. Výsledkom transkripcie je monocistronická mRNA.

Obrázok 2: Prokaryotická a eukaryotická génová expresia

Porovnajte a porovnajte prokaryotickú a eukaryotickú génovú expresiu

Podobnosti medzi prokaryotickou a eukaryotickou génovou expresiou

Rozdiel medzi prokaryotickou a eukaryotickou génovou expresiou

Definícia

Expresia prokaryotického génu sa týka procesu, ktorý syntetizuje produkt funkčného génu v závislosti od informácií o prokaryotických génoch. Na druhej strane, expresia eukaryotického génu sa týka procesu, ktorý syntetizuje funkčný génový produkt v závislosti od informácií o eukaryotických génoch.

Priestorová segregácia

Expresia prokaryotického génu sa úplne vyskytuje v cytoplazme, zatiaľ čo v eukaryotoch dochádza k transkripcii vo vnútri jadra a k translácii dochádza v cytoplazme.

Časová segregácia

Transkripcia a translácia sa vyskytujú súčasne v expresii prokaryotických génov, zatiaľ čo transkripcia a translácia sú časovo segregované v expresii eukaryotických génov.

Výskyt DNA

Epigenetické faktory

Prokaryotická DNA navyše nie je v trvalo kondenzovanej forme, zatiaľ čo eukaryotická DNA tvorí stabilný kondenzovaný komplex s histónmi.

Prvky promótora

Prokaryoty obsahujú tri promótorové prvky: jeden je pred génom, druhý je za ním desať nukleotidov a tretí je za ním 35 nukleotidov. Eukaryoty však obsahujú oveľa väčšiu sadu promótorových prvkov vrátane poľa TATA.

Faktory inicializácie transkripcie

Faktory inicializácie transkripcie prokaryotov sa nespojujú s iniciačným komplexom. Faktory inicializácie transkripcie eukaryotov sa však spájajú s iniciačným komplexom.

Otvorený rámec na čítanie

Introny neprerušujú otvorený čítací rámec prokaryotických génov, zatiaľ čo intróny prerušujú otvorený čítací rámec eukaryotických génov.

RNA polymeráza

Veľkosť génov

Kým prokaryotické gény sú malé, eukaryotické gény sú väčšie.

Extra DNA

Prokaryoty majú zriedka extra DNA, zatiaľ čo eukaryoty majú veľké oblasti opakujúcej sa DNA.

Kódovanie na nekódujúcu DNA

95% prokaryotického genómu obsahuje gény kódujúce proteíny, zatiaľ čo 98% eukaryotického genómu obsahuje nekódujúcu DNA.

Gény

Niekoľko funkčne príbuzných génov sa vyskytuje v klastroch nazývaných operóny v prokaryotoch, zatiaľ čo eukaryotické gény sa vyskytujú jednotlivo.

Typ mRNA

Výsledkom expresie prokaryotického génu je polycistronická mRNA, zatiaľ čo expresia eukaryotického génu vedie k monocistronickej mRNA.

Úpravy po transkripcii

Post-transkripčné modifikácie sa nevyskytujú v expresii prokaryotických génov, zatiaľ čo post-transkripčné modifikácie sa vyskytujú v expresii eukaryotických génov.

Ribozómy

Prokaryoty majú navyše 70S ribozómy, zatiaľ čo eukaryoty majú 80S ribozómy.

Posttranslačné úpravy

Posttranslačné modifikácie sa nevyskytujú v expresii prokaryotických génov. V expresii eukaryotických génov sa však vyskytujú posttranslačné modifikácie.

Regulácia génovej expresie

Regulácia expresie prokaryotického génu prebieha na transkripčnej úrovni. Regulácia expresie eukaryotického génu však môže nastať na epigenetickej úrovni, transkripčnej úrovni, post-transkripčnej úrovni, translačnej úrovni alebo posttranslačnej úrovni.

Záver

Prokaryotická a eukaryotická génová expresia sú procesy výroby funkčného génového produktu podľa informácií v genóme. Spravidla prebiehajú dvoma procesmi: transkripciou a prekladom. Translácia sa zvyčajne vyskytuje v cytoplazme. Funkčne súvisiace prokaryotické gény sa zhlukujú a vytvárajú operóny, ktoré sa spoločne transkribujú za vzniku polycistronickej mRNA. K transkripcii a translácii tiež dochádza súčasne v cytoplazme prokaryotov. Naproti tomu k transkripcii eukaryotov dochádza v jadre, zatiaľ čo mRNA prechádzajú do cytoplazmy na transláciu. Preto transkripcia a preklad nie sú spojené. Okrem toho eukaryotické gény prechádzajú transkripciou jednotlivo a vytvárajú monocistronické mRNA.

Referencie:

1. Ussery, David. „Úvod do kontroly génovej expresie v eukaryotoch.“ Biology 210 - GENETICS, jar, 1998, dostupné tu.2. „16.2B: Prokaryotická a eukaryotická génová expresia.“ Biology LibreTexts, Libretexts, 19. novembra 2019, k dispozícii tu.

Obrázok so súhlasom:

1. „Komentár k génovej štruktúre prokaryota 2“ Autor Thomas Shafee - Shafee T, Lowe R (2017). „Eukaryotická a prokaryotická génová štruktúra“. WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI: 10,15347/wjm/2017,002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) cez Commons Wikimedia 2. „Figure_16_01_01“ Od OpenStax CNX (CC BY 4.0) cez OpenStax College.